纳米二氧化钛

纳米二氧化钛的制备方法——气相氧化法

用干燥的氧气在923K-1023K进行气相氧化：

TiCl4+O2=TiO2+2Cl2

纳米二氧化钛的制备方法——硫酸法

首先用磨细的钛铁矿和硫酸（浓度≥80%，温度343K-353K）在不断通入空气并且搅拌的条件下反应，制得可溶性硫酸盐：

FeTiO3+H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O

由于这一反应是放热的，反应剧烈时温度可达473K。

制取二氧化钛时，关键点一步是使钛液水解

TiOSO4+2H2O=TiO2·H2O↓+H2SO4

钛液的浓度、酸度‘温度都会影响水解反应的进行，浓度越小，酸度越小，温度越高，反应越容易发生。为了升高温度，反应常常在加压的情况下进行，这样也可以使沉淀颗粒比较紧密，让产品有更好的物理性能。

制取二氧化钛时钛含量的测定

测定时首先往钛液中加铝片，把Ti（IV）还原为Ti3+，Ti3+的还原能力比Sn2+强，它可以还原Fe3+。因此测定时用KSCN做指示剂，用标准Fe3+溶液滴定Ti3+的含量。滴定时，Fe3+离子稍微一过量，就生成血红色[FeSCN]2+，此时到达滴定终点。

二氧化钛的应用——工业应用

二氧化钛是一种重要的白色颜料和瓷器釉料。用于油漆、油墨、塑料、橡胶、造纸、化纤、水彩颜料等行业。

二氧化钛是世界上最白的东西，1克二氧化钛可以把450多平方厘米的面积涂

得雪白。它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍，因此是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里，使纸变白并且不透明，效果比其他物质大10倍，因此，钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。

为了使塑料的颜色变浅，使人造丝光泽柔和，有时也要添加二氧化钛。

在橡胶工业上，二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。

半导体二氧化钛的光化学性能已使其可用于许多领域，如空气、水和流体的净化。以碳或其他杂原子掺杂的光催化剂也可用于具有散射光源的密封空间或区域。用于建筑、人行石板、混凝土墙或屋顶瓦上的涂料中时，它们可以明显增加对空气中污染物如氮氧化物、芳烃和醛类的分解。

此外还广泛应用于生产防晒霜，无毒性，对人体无害。

超细二氧化钛具有优异紫外光屏蔽性和透明性。被广泛用在化妆品、木器保护、食品包装塑料、耐久性家用薄膜、人造纤维和天然纤维、透明涂料中。在金属闪光涂料中的特殊光学效应，使之在高级轿车漆中得到重视和应用。

二氧化钛的应用——食品应用

美国食品药品管理局规定二氧化钛可以作为所有的食品白色素，最大的使用量为1g/kg Sec.73.575二氧化钛。色素添加剂二氧化钛可以安全用于一般着色食品中，服从下列规定：

（1）二氧化钛的数量不超过食物重量的1%。

（2）按照法令的401条所公布的特殊标准，不得使用的着色食品，除非有类似的标准允许添加色素。

（3）对于着色食品，食用的色素添加剂二氧化钛可以含有适当的稀释剂，作为安全的色素添加剂，如下：二氧化硅，作为分散助剂，含量不超过2%。

产品适应：凉果类、果冻、油炸食品、可可制品、巧克力、巧克力制品、硬制糖果、抛光糖果、胶基糖果、膨化食品、糖果巧克力制品包衣、蛋黄酱、沙拉酱、果酱、固体饮料、魔芋凝胶食品等。

二氧化钛的应用——环境保护

净化空气

二氧化钛，作为光涂料颜料的催化剂，不仅是一种环境安全的清洁剂，而且可以起到节省能量还有保护环境资源的作用。

早期日本和英国的科学家将二氧化钛涂覆在城市马路的铺路石表面，用以清洗路面空气。二氧化钛可以与沥青混合，减少空气中的污染物。当汽车经过时，含二氧化钛的混凝土或沥青可以净化空气，消除车辆排放物中25%到45%的氮氧化物。将二氧化钛涂覆在混凝土面上，其清洗空气的效果同样显著。

给地球降温

2012年5月，英国科学家提出了一个大胆设想，他们认为可通过向平流层喷洒足够的二氧化钛来反射太阳光，从而达到为地球降温的目的，这么做能够有效抵消因全球变暖而导致的各种不利气候因素。

由于二氧化钛能够有效反射太阳光的直射，并且其性质稳定，具有良好的遮盖能力，如若喷洒在平流层能够长期发挥作用。英国科学家提出，可利用高空气球将这一化学物质带入到平流层，然后进行释放，一旦二氧化钛均匀分布在地球平流层之后，能够有效反射太阳光，从而为地球降温。

英国咨询公司戴维森科技的总裁、化学工程学家彼得·戴维森是这个项目的负责人，他介绍称，只需要往地球平流层运送300万吨的二氧化钛，就能够在地球平流层形成一层厚度为1毫米的保护层，而它能够起到的作用却是巨大的-足够抵消两倍当前大气中二氧化碳含量所导致的温室效应。

二氧化钛的应用——防晒化妆品

由于紫外线对人体有很大的危害性，发达国家近些年来比较重视防晒产品的研究、开发，相继推出了多种多样的抗紫外纤维、塑料、薄膜、涂料，以及防晒膏霜、粉底、口红、摩丝、焗油膏等防晒化妆品。我国近年来也加大了防晒化装品的研究和生产。

但以往防晒剂多为二苯甲酮类、邻氨基苯甲酮类、水杨酸酯类、对氨基苯甲酸类、肉桂酸酯类等有机化合物，因而不稳定、寿命短，并且副作用较大，具有一定的毒性和刺激性，如果添加过量，会产生化学性过敏，甚至可能导致皮肤癌。而纳米二氧化钛为无机成分，具有优异的化学稳定性、热稳定性及非迁移性和较强的消色力、遮盖力，较低的腐蚀性，良好的易分散性，并且无毒、无味、无刺激性，使用安全，还兼有杀菌除臭的作用。更为重要的是，如前所述，纳米二氧化钛既能吸收紫外线，又能发射、散射紫外线，因此抗紫外线的能力强，与同样剂量的有机抗紫外剂相比，它在紫外区的吸收峰更高;而且纳米二氧化钛对中波区和长波区紫外线均有阻隔作用，不象有机抗紫外剂只是单一对中波区或长波区紫外线有屏蔽作用。特别是由于其颗粒较细，制成品透明度高，能透过可见光，加入化妆品使用时皮肤白度自然，克服了有的有机物或颜料级二氧化钛不透明，使皮肤呈现不自然的苍白色的缺点。正因为如此，纳米二氧化钛很快被广泛重视并逐步取代一些有机抗紫外剂，成为当今防晒化妆品中性能优越一种物理屏蔽型抗紫外剂。

随着人们生活水平的提高和国际竞争的加剧，安全、高效防晒型化妆品的研究、开发力度将逐步加大。目前，发达国家的防晒型化妆品市场已显现出强大的生命力。1999-2000年，美国的年销售额已分别达7.37、7.65亿美元，英国达2.45、2.70亿美元，而且近年来分别以20%、10%以上的速度增长，其中纳米二氧化钛的用量也逐年大幅度增长。日本抗紫外化妆品中纳米二氧化钛的年需求量在1000t以上，纺织、塑料、橡胶制品中的用量更大。

从防晒化妆品的发展趋势来看，一是无机防晒剂代替有机防晒剂，二是仿生防晒。后者成本较大，目前难以推广，前者价格适中，且防晒性能优越，因而被普遍看好。尤其是纳米二氧化钛，由于具有较为优越的性能和应用前景，因而发展势头和市场潜力较好。